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EP0431625B1 - Varistor hoher Kapazität - Google Patents

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Publication number
EP0431625B1
EP0431625B1 EP90123462A EP90123462A EP0431625B1 EP 0431625 B1 EP0431625 B1 EP 0431625B1 EP 90123462 A EP90123462 A EP 90123462A EP 90123462 A EP90123462 A EP 90123462A EP 0431625 B1 EP0431625 B1 EP 0431625B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
varistor
solder
components
another
capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90123462A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0431625A3 (en
EP0431625A2 (de
Inventor
Joachim Dipl.-Ing. Heilmann (Fh)
Heinrich Zödl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics GmbH and Co oG
TDK Electronics AG
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Matsushita Components OHG
Siemens AG
Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Matsushita Components OHG, Siemens AG, Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens Matsushita Components OHG
Priority to AT90123462T priority Critical patent/ATE102736T1/de
Publication of EP0431625A2 publication Critical patent/EP0431625A2/de
Publication of EP0431625A3 publication Critical patent/EP0431625A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0431625B1 publication Critical patent/EP0431625B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations

Definitions

  • the invention relates to a high-capacity varistor with two chip components, namely a multi-layer varistor and a multi-layer capacitor, in each of which two opposite end faces are designed as metallized connection pads.
  • Varistors are non-linear voltage-dependent resistors, the resistance of which decreases with increasing voltage. Varistors are mainly used as overvoltage protection. Due to the varistor effect which occurs when a preselected voltage is reached, it is possible to "short-circuit" the further build-up of an overvoltage and to limit the voltage to values which are only slightly above the operating voltage.
  • the known metal oxide varistors have a relatively high intrinsic capacitance of approximately 20 nF. From the point of view of overvoltage protection, however, an even greater capacitance is desirable because the resulting low-pass character smooths out steep overvoltage edges and thus improves the protection level of the varistor.
  • varistors with a particularly large internal capacitance, which can be attributed to a high proportion of strontium titanate in the varistor ceramic.
  • Such varistors too However, they only have capacitances below approx. 100 nF, which is not sufficient for adequate smoothing, for example of interference peaks in motor vehicle engines.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a varistor with capacitances between approximately 500 and 1500 nF which does not take up more space on the circuit board than a conventional varistor and whose assembly costs do not exceed that of a conventional single varistor.
  • the varistor of the type specified at the outset is characterized according to the invention in that the two components are arranged one above the other and are glued to one another with their mutually facing side surfaces, such that their respective connection surfaces are parallel to one another and are electrically conductively connected to one another by means of solder.
  • the metallized connection surfaces can be coated with a common solder layer by means of bath soldering.
  • the wired varistor of high capacitance shown schematically in the figure consists of two commercially available, usually rectangular, multilayer components, namely a chip varistor 1 and a chip capacitor 2.
  • the two components which are each provided on two opposite end faces with tinned connection faces 3 and 4, are arranged one above the other and glued to one another on the mutually facing side faces.
  • the respective one overlying connection surfaces 3 and 4 of the two components 1 and 2 are parallel to one another and are electrically conductively connected to one another by means of solder 6.
  • the two components 1 and 2 can be soldered as a unit and, for example, provided with connecting wires 5, the ends of which are embedded in the solder 6.
  • the wired varistor with high capacitance can be provided with a plastic covering.
  • connection surfaces 3 and 4 are coated with a common solder layer, for example by dip soldering.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Varistor hoher Kapazität mit zwei Chip-Bauelementen, nämlich einem Vielschichtvaristor und einem Vielschichtkondensator, bei denen jeweils zwei gegenüberliegende Stirnflächen als metallisierte Anschlußflächen ausgebildet sind.
  • Varistoren sind nichtlineare spannungsabhängige Widerstände, deren Widerstandswert mit steigender Spannung abnimmt. Varistoren werden hauptsächlich als Überspannungsschutz verwendet. Aufgrund des beim Erreichen einer vorgewählten Spannung eintretenden Varistoreffekts gelingt es, den weiteren Aufbau einer Überspannung "kurzzuschließen" und die Spannung auf Werte zu begrenzen, die nur knapp über der Betriebsspannung liegen.
  • Die bekannten Metalloxid-Varistoren besitzen eine relativ hohe Eigenkapazität von ca. 20 nF. Aus Sicht des Überspannungsschutzes ist jedoch eine noch größere Kapazität wünschenswert, weil der resultierende Tiefpaßcharakter steile Überspannungsflanken verschleift und damit den Schutzpegel des Varistors verbessert.
  • Es ist bekannt, die Schutzfunktion von Varistoren, beispielsweise in Hinsicht auf Störspitzen in Kraftfahrzeugmotoren zu verbessern, indem ein Varistor und ein zusätzlicher Kondensator als bedrahtete Einzelbauelemente parallel geschaltet werden. Dieser herkömmliche Varistor hoher Kapazität ist aber aufgrund der gegenüber einem normalen Varistor verdoppelten Bestückungskosten und des verdoppelten Platzbedarfs auf der Platine noch nicht zufriedenstellend.
  • Ebenfalls bekannt sind Varistoren mit besonders großer Eigenkapazität, die auf einen hohen Anteil von Strontium-Titanat in der Varistorkeramik zurückzuführen ist. Auch derartige Varistoren weisen jedoch nur Kapazitäten unterhalb ca. 100 nF auf, was für eine ausreichende Glättung, beispielsweise von Störspitzen in Kfz-Motoren, nicht ausreichend ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Varistor mit Kapazitäten zwischen ca. 500 und 1500 nF bereitzustellen, der nicht mehr Platz auf der Platine als ein herkömmlicher Varistor beansprucht und dessen Bestückungskosten die eines herkömmlichen Einzelvaristors nicht übersteigen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Varistor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauelemente übereinander angeordnet und mit ihren einander zugewandten Seitenflächen miteinander verklebt sind, derart, daß ihre jeweils einen Anschlußflächen zueinander parallel liegen und mittels Lot miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
  • Die metallisierten Anschlußflächen können mittels Badlöten mit einer gemeinsamen Lotschicht beschichtet sein.
  • Um den Varistor zu bedrahten, bietet es sich an, daß beim Varistor gemäß der ersten Lösung in das Lot das Ende eines drahtförmigen Anschlußelementes eingebettet ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Figur, welche eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert.
  • Der in der Figur schematisch dargestellte bedrahtete Varistor hoher Kapazität besteht aus zwei im Handel befindlichen üblicherweise rechteckförmigen Vielschicht-Bauelementen, nämlich einem Chip-Varistor 1 und einem Chip-Kondensator 2. Die beiden Bauelemente, die jeweils auf zwei gegenüberliegenden Stirnflächen mit verzinnten Anschlußflächen 3 bzw. 4 versehen sind, sind übereinander angeordnet und an den einander zugewandten Seitenflächen miteinander verklebt. Entscheidend ist, daß die jeweils einen übereinanderliegenden Anschlußflächen 3 bzw. 4 der beiden Bauelemente 1 und 2 zueinander parallel liegen und mittels Lot 6 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch können die beiden Bauelemente 1 und 2 als Einheit verlötet und beispielsweise mit Anschlußdrähten 5 versehen werden, deren Enden in das Lot 6 eingebettet sind. Besonders günstig ist es, die Anschlußdrähte 5, wie dargestellt, parallel zur Klebefläche über die ganze Länge der Anschlußflächen 3 bzw. 4 zu führen und im Lot 6 einzubetten. Der bedrahtete Varistor hoher Kapazität kann mit einer Kunststoffumhüllung versehen werden.
  • Es ist natürlich auch möglich, die beiden zu einer Chip-Einheit zusammengefügten Bauelemente als oberflächenmontierbaren Varistor hoher Kapazität ohne Anschlußelemente unmittelbar auf einer Platine zu verlöten, wenn die Anschlußflächen 3 bzw. 4 beispielsweise mittels Tauchlöten mit einer gemeinsamen Lötschicht beschichtet sind.
  • Durch die erfindungsgemäßen zusätzlichen Maßnahmen entsteht aus zwei handelsüblichen Bauelementen ein Varistor hoher Kapazität der in der bedrahteten Version ca. 30 % weniger Fläche und in der oberflächenmontierbaren Version ca. 50 % weniger Fläche auf der Platine benötigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Gegensatz zur herkömmlichen Lösung (zwei Bauelemente) nur ein Bauelement bestückt werden muß. Diese Halbierung der Bestückungskosten läßt sich durch die geschilderten Maßnahmen auf überraschend einfache Weise erreichen.

Claims (3)

  1. Varistor hoher Kapazität mit zwei elektrischen Chip-Bauelementen, nämlich einem Vielschichtvaristor (1) und einem Vielschichtkondensator (2), bei denen jeweils zwei gegenüberliegende Stirnflächen als metallisierte Anschlußflächen (3, 4) ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die beiden Bauelemente (1, 2) übereinander angeordnet und mit ihren einander zugewandten Seitenflächen miteinander verklebt sind, derart, daß ihre jeweils einen Anschlußflächen (3, 4) zueinander parallel liegen und mittels Lot (6) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
  2. Varistor hoher Kapazität nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die metallisierten Anschlußflächen (3, 4) mittels Badlöten mit einer gemeinsamen Lotschicht beschichtet sind.
  3. Varistor hoher Kapazität nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in das Lot (6) das Ende eines drahtförmigen Anschlußelementes (5) eingebettet ist.
EP90123462A 1989-12-07 1990-12-06 Varistor hoher Kapazität Expired - Lifetime EP0431625B1 (de)

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DE3940557 1989-12-07

Publications (3)

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EP0431625A2 EP0431625A2 (de) 1991-06-12
EP0431625A3 EP0431625A3 (en) 1992-07-08
EP0431625B1 true EP0431625B1 (de) 1994-03-09

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EP (1) EP0431625B1 (de)
JP (1) JPH03187203A (de)
AT (1) ATE102736T1 (de)
CA (1) CA2031606A1 (de)
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